Akkumetallien tehokkaampaa käyttöä

21.11.2018

Penn-polymeerisieni-litium-metalli-akku-300-t.jpgKolmiulotteinen ristisilloitettu polymeerisieni kiinnittyy litiumioniakun anodin metallipinnoitteeseen, mikä mahdollistaa ioninsiirron ja rajoittaa heikkenemistä. 

Litiummetalli tarjoaisi akuille tehokkaampaa toimintaa mutta niiden ongelmana on dendriittien muodostuminen nopeilla lataus- ja purkujaksoilla toimittaessa.

Penn State Universityn tutkijat ovat kehittäneet kolmiulotteisen ristisilloitetun polymeerisienen, joka kiinnittyy anodin metallipintaan. Materiaali toimii huokoisena sienenä, joka ei pelkästään edistä ioninsiirtoa, vaan estää myös akun heikkenemistä.

Tutkijoiden mukaan menettely mahdollisti dendriiteistä vapaan metallipinnoitteen jopa alhaisissa lämpötiloissa ja nopeissa latausolosuhteissa. Vastaava ilmiö havaittiin myös natrium- ja sinkkianodeissa, mikä lupailee lähestymistavalle laajempaa käyttöä.

Työn käytännön sovellukset voisivat mahdollistaa entistä tehokkaamman ja stabiilin metalli-akkuteknologian. Sähköautossa se voisi lisätä ajomatkaa ja antaa älypuhelimille paremman akun, toteavat tutkija yliopistonsa tiedotteessa.

Metalli-ilma -akut ovat yksi kevyimpiä ja pienimpiä saatavilla olevista paristoista, mutta niiden heikkous on, että kun ne eivät ole käytössä, niiden toimintakyky heikkenee nopeasti, kun korroosio syö niiden metallielektrodeja.

Nyt MIT:n tutkijat ovat löytäneet keinon merkittävästi vähentää korroosiota, mikä mahdollista näiden paristojen pidemmän säilyvyyden. Kun ladattavat litiumioniakut menettävät noin viisi prosenttia latauksestaan kuukauden säilytyksessä alumiini-ilma -paristo voi menettää 80 prosenttia varauksestaan kuukaudessa.

MIT:n suunnitelma voittaa ongelman esittelemällä öljyesteen alumiinielektrodin ja elektrolyytin välille. Tyypillisesti elektrolyytti syö alumiinin pois kun pari on valmiustilassa. Tässä ratkaisussa öljy suojaa alumiinipintaa elektrolyytiltä.

MIT:n suunnitelmassa akkua käyttöön otettaessa öljy pumpataan nopeasti pois ja korvataan elektrolyytillä. Tämän seurauksena energianmenetys vähenee vain 0,02 prosenttiin kuukaudessa - yli tuhatkertainen parannus.

Metalli-ilma -parien säilyvyyteen on kokeiltu monia menetelmiä mutta yleensä nämä ne rajoittavat vahvasti akkuvirtaa.

Vaikka öljy- ja pumppausjärjestelmä sisältyvät tähän primääriseen alumiini-ilma -akkuun, ne ovat silti viisi kertaa kevyempiä ja kaksi kertaa niin pienikokoisia kuin sähköautojen ladattavat litiumioniakut, kertovat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Alumiini on erittäin edullinen ja se on yksi korkeimman kemiallisen energiatiheyden varastointimateriaaleista.

Alumiini-ilma-akkuja on jo käytetty sähköajoneuvoissa lisäkilometrien antajana täydentämään sisäänrakennettuja ladattavia paristoja kun perusakun puhti loppuu.

Aiheesta enemmän: Katsausartikkeli: Akkutekniikan kirjo lavenee

17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaimille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua

Siirry arkistoon »